《电磁场理论》教案1

电磁场理论基础第二版教学设计
课程简介
电磁场理论基础是电磁学中的核心内容，本课程旨在帮助学生深入理解电场、磁场以及它们之间的相互作用，为后续学习电磁学及其相关学科打下基础。

本课程是电子信息工程类学生必修的基础课程之一，本教学设计是针对本课程的第二版所制定的。

本课程的预备知识包括微积分、线性代数和向量分析，学生需要具备一定的数学基础才能更好地理解课程内容。

教学目标
1.熟悉电场、磁场的基本概念和定义；
2.熟悉电荷、电流对电场、磁场的影响；
3.掌握电场、磁场的求解方法和应用；
4.理解麦克斯韦方程组，了解它们之间的相互关系。

教学内容
1.电场与电荷
–电场强度的定义和计算方法
–库伦定律和电势能
–多个点电荷的电场叠加
–连续分布电荷的电场求解
2.磁场与电流
–磁场强度的定义和计算方法
–毕奥-萨伐尔定律和安培环路定理
–位移电流和安培定理
1。

《麦克斯韦电磁场理论》学历案一、学习目标1、理解麦克斯韦电磁场理论的基本概念和主要内容。

2、掌握麦克斯韦方程组的表达式及其物理意义。

3、了解麦克斯韦电磁场理论对电磁波的预言以及电磁波的产生和传播。

4、认识麦克斯韦电磁场理论在现代科技中的重要应用。

二、学习重难点1、重点（1）麦克斯韦电磁场理论的两个基本假设：变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场。

（2）麦克斯韦方程组的物理意义和应用。

2、难点（1）对变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场的理解。

（2）电磁波的产生和传播机制。

三、知识链接1、静电场和恒定磁场的基本规律（1）库仑定律：描述真空中两个静止点电荷之间的作用力。

（2）高斯定理：描述静电场中电场强度的通量与电荷分布的关系。

（3）安培环路定理：描述恒定磁场中磁感应强度的环流与电流的关系。

2、法拉第电磁感应定律：揭示了磁通量变化与感应电动势之间的关系。

四、学习过程1、麦克斯韦电磁场理论的提出背景在 19 世纪中叶，人们对电磁现象的认识主要基于库仑定律、安培定律、法拉第电磁感应定律等实验定律。

然而，这些定律都是孤立地描述电场或磁场的某一方面，无法解释一些复杂的电磁现象。

麦克斯韦在总结前人工作的基础上，凭借其敏锐的洞察力和卓越的数学才能，提出了统一的电磁场理论。

2、麦克斯韦电磁场理论的两个基本假设（1）变化的磁场产生电场这一假设是对法拉第电磁感应定律的推广。

法拉第电磁感应定律指出，当通过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势和感应电流。

麦克斯韦进一步指出，即使没有闭合回路，变化的磁场也会在其周围空间激发电场。

例如，一个变化的磁场穿过一个静止的环形导体，即使导体没有构成回路，导体中的自由电子也会在电场的作用下发生定向移动，从而产生感应电动势。

（2）变化的电场产生磁场这一假设是麦克斯韦的创新之处。

当时的实验还没有直接证实这一假设，但麦克斯韦通过理论分析和数学推导，坚信这一假设的正确性。

例如，在电容器充电和放电过程中，电容器极板间的电场是变化的，麦克斯韦认为这种变化的电场会在周围空间产生磁场。

《大学物理》教案二〇一五年三月第10章 电磁场理论内容：全电流定律麦克斯韦方程组10.1全电流定律10.1.1位移电流麦克斯韦对电磁场的重大贡献的核心是位移电流的假说。

位移电流是将安培环路定理运用于含有电容器的交变电路中出现矛盾而引出的。

我们知道，在稳恒电流中传导电流是处处连续的，磁场与传导电流之间满足安培环路定理0i L i d I μ⋅=∑⎰B l 电流是稳恒的，所以∑i I 应该是穿过以该闭合回路L 为边界的任意形状曲面S 的传导电流。

在非稳恒条件下，安培环路定理是否还成立？对于S 1曲面，因有传导电流穿过该曲面，故应用安培环路定理I l B 0L d μ=•⎰ 而对于S 2面来说，因没有传导电流通过S 2，因此有0d L=•⎰l B 可见，在非稳恒电流的磁场中，把安培环路定理应用到以同一闭合回路L 为边界的不同曲面时，得到完全不同的结果。

也就是说安培环路定理在非稳恒的情况下不适用了。

麦克斯韦注意到了安培环路定理的局限性，他注意到电容器充放电时，极板间虽无传导电流，却存在着变化的电场。

麦克斯韦在仔细审核了安培环路定理后，肯定了电荷守恒定律，对安培环路定理作了修改。

为了解决电流不连续的问题，麦克斯韦提出了位移电流的假设，把变化的电场视为电流，称为“位移电流”。

电容器充放电时，设t 时刻A 极板电荷为＋q ，电荷密度为＋σ，B 极板电荷为－q ，电荷密度为－σ，极板面积为S ，则导线中传导电流为图10-2 位移电流()dt d S dt S d dt dq I c σσ===dtd dt dqS I j c c σ===S dtd S dt dq S I j c c σ=== 在电容器充放电过程中，板上的电荷面密度为σ，两极板之间的电位移矢量大小D=σ和电位移通量DS D =Φ都是变化的，电位移通量对时间的变化率就称为“位移电流”I d ，即()c D d I dtd S dt dD S dt DS d dt d I ====Φ=σ dtdD j d = dt dD j d =（10-2） 麦克斯韦称I d 为位移电流强度，称j d 为位移电流密度。

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《电磁场理论》教学大纲
一、课程概述
《电磁场理论》是通信工程专业的一门重要专业基础课，内容包括静电场、静磁场、静态场的边值问题、时变电磁波、平面电磁波、电磁波的传输和电磁波的辐射等。

这门课程的
理论性较强，概念较抽象，应用的数学知识较多，因此在学习这门课程之前，应当具备大学
物理和高等数学矢量场分析的扎实基础。

先修课程是高等数学、电磁学。

该课程培养学生掌握电磁场的基本规律，加深对电磁场性质的理解，获得分析和处理电磁场问题的一些最基本的方法和能力。

进一步培养辩证唯物主义的世界观。

二、课程目标
1．掌握静态场的基本规律，学会静态场的分析处理方法。

2．理解麦克斯韦方程组的内涵。

3．学会用麦克斯韦方程组去分析解决时变电磁场的基本问题。

4．了解微波传输和辐射的理论。

三、课程内容与教学要求
这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。

这四个层次的一般
涵义表述如下：
知道——是指对这门学科的基本知识、基本理论的认知。

理解——是指运用已了解的基本原理说明、解释一些现象、进行简单的分析计算。

掌握——是指利用掌握的理论知识对一些较复杂的电磁现象进行解释，说明其本质。

学会——是指能应用所学的电磁场理论去处理分析有关问题。

教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次。

本标准中打“*”号的内容可作为自学，教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。

教学内容及教学要求表
教学内容知道理解掌握学会1矢量分析
1·1 标量场与矢量场√。

电磁场理论与应用教案一、教学目标1、让学生理解电磁场的基本概念，包括电场、磁场、电磁波等。

2、使学生掌握麦克斯韦方程组的基本形式和物理意义。

3、帮助学生学会运用电磁场理论解决一些简单的实际问题。

4、培养学生的逻辑思维能力和科学素养。

二、教学重难点1、重点电场和磁场的基本性质。

麦克斯韦方程组的推导和应用。

电磁波的产生、传播和特性。

2、难点理解麦克斯韦方程组中各个方程的物理含义及相互关系。

运用电磁场理论分析复杂的电磁现象和解决实际问题。

三、教学方法1、讲授法：讲解电磁场的基本概念、理论和公式。

2、演示法：通过实验演示或多媒体动画展示电磁现象，帮助学生直观理解。

3、讨论法：组织学生讨论相关问题，促进学生思考和交流。

四、教学过程1、课程导入（约 10 分钟）展示一些与电磁现象相关的图片或视频，如闪电、电动机、手机通信等，引发学生的兴趣。

提问学生在日常生活中观察到的电磁现象，引导学生思考电磁现象背后的原理。

2、电场的基本概念（约 20 分钟）讲解电荷、电场的概念，以及库仑定律。

通过示例说明电场对电荷的作用。

介绍电场强度的定义和计算方法。

3、磁场的基本概念（约 20 分钟）引入磁场的概念，讲解磁极、磁力线等。

阐述安培定律，解释电流产生磁场的原理。

介绍磁感应强度的定义和计算。

4、麦克斯韦方程组（约 30 分钟）逐步推导麦克斯韦方程组的四个方程，解释每个方程的物理意义。

结合实例说明麦克斯韦方程组在电磁学中的重要地位。

强调方程组的完整性和统一性。

5、电磁波（约 30 分钟）讲解电磁波的产生机制，如振荡电路。

描述电磁波的传播特性，包括波长、频率、波速等。

介绍电磁波在通信、雷达等领域的应用。

6、实例分析与讨论（约 20 分钟）给出一些实际问题，如变压器工作原理、电磁屏蔽等，让学生运用所学知识进行分析和讨论。

引导学生思考如何在实际中优化电磁设备的性能。

7、课程总结（约 10 分钟）回顾本节课的重点内容，包括电磁场的基本概念、麦克斯韦方程组和电磁波。

安徽理工大学电气与信息工程学院《电磁场与电磁波》教案主讲教师：郭业才职称：教授教案首页课程名称：电磁场与电磁波开课学期：20 ～20 学年第学期学生专业班级：课程负责人：郭业才主讲教师、职称：郭业才教授、博导教师所在院系：电气与信息工程学院通信工程系所用教材：《电磁场与电磁波》，第1版，孙玉发，合肥工业大学出版社，2006。

参考书：《电磁场与电磁波》,第3版，谢处方,高等教育出版社，1999。

本课程总学时数：72 本学期总学时数：72理论课：64 其中讲授：60 、习题课：4实验：8 测验：0课程性质：必修课程考核方式：平时考核占课程总成绩35％，期末命题考试占课程总成绩65％平时考核：考勤（10~15分），提问、互动、作业（10~15分），实验10%课程表：第1讲教案一．讲授内容第1章矢量分析1.1 标量场与矢量场1.2矢量的通量与散度二．教学目标1、标量场与矢量场的概念；2、标量场与矢量场的描述方法；3、通量的物理意义与散度定理。

三．教学要求1、理解标量场与矢量场的概念；2、掌握矢量的通量计算方法；3、掌握散度定理及其应用。

四．教学重点与难点1、矢量场散度是一个标量函数。

2、散度描述的是矢量场中各点的场量与散度源的关系。

如果矢量场所在的空间中，0A ∙∇≡，则这种场中不可能存在散度源，因而称之为无散场。

五．教学方法与手段启发式教学方法，以板书为主的利用多媒体教学手段。

六．教学组织课堂讲授。

七．课后作业第1章 习题中的相应习题。

第2讲 教案一．讲授内容第1章 矢量分析1.3 矢量的环流场与旋度1.4 标量场的梯度1.5 亥姆霍兹定理二．教学目标1、矢量场散度和旋度描述矢量场的不同性质；2、亥姆霍兹定理总结了矢量场的基本性质；3、一个矢量场的性质可由它的梯度来描述。

三．教学要求1、熟练掌握并应用高斯定理和斯托克斯定理；2、理解和掌握亥姆霍兹定理总结了矢量场的基本性质，矢量场由它的散度和旋度唯一地确定，矢量的散度和矢量的旋度各对应矢量场的一种源。

电磁场理论课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电磁场的基本概念，掌握电磁场的基本性质和定律，如麦克斯韦方程组。

2. 学生能够描述电磁波的产生、传播和接收过程，并解释电磁波在现代通信技术中的应用。

3. 学生能够运用电磁场理论分析解决实际问题时，如计算电场强度、磁场强度及电磁波的辐射等。

技能目标：1. 学生能够运用数学工具，如微积分和向量代数，解决电磁场相关的计算问题。

2. 学生通过实验和模拟，能够设计简单的电磁场应用模型，培养实践操作和创新能力。

3. 学生能够通过图表、报告等形式，有效地表达电磁场理论的分析结果。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习电磁场理论，激发对物理科学的兴趣，培养探究精神和科学态度。

2. 学生在学习中体会团队合作的重要性，增强沟通和协作能力。

3. 学生了解电磁场理论在科技发展和社会进步中的作用，增强社会责任感和创新意识。

课程性质：本课程为高中物理选修课程，旨在帮助学生深入理解电磁场理论，提高解决实际问题的能力。

学生特点：高中生具有较强的逻辑思维能力和数学基础，对物理现象有较高的好奇心和探索欲望。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，鼓励学生参与讨论和实验，提高学生的主动学习能力和实践操作技能。

通过目标分解，使学生在掌握电磁场理论知识的同时，能够将所学应用于实际问题分析，培养其创新思维和科学素养。

二、教学内容本课程教学内容主要依据以下章节进行组织：1. 电磁场基本概念：介绍电场、磁场及其相互作用，涉及电荷、电流、电场强度、磁场强度等基本物理量。

2. 麦克斯韦方程组：讲解麦克斯韦方程组的四个方程，分析其物理意义，并通过实例解释电磁场在不同边界条件下的行为。

3. 电磁波的产生与传播：探讨电磁波的产生原理，如振荡电路、天线等，以及电磁波在空间中的传播特性。

4. 电磁波的应用：介绍电磁波在现代通信技术中的应用，如无线电波、微波、光波等，并分析其优点和局限性。

详细教学大纲如下：1. 引言：电磁场理论概述，激发学生兴趣。

电磁场理论课程设计一、课程设计概述本次电磁场理论课程设计主要涉及电场和磁场的数学描述以及它们的性质与特征，同时实践中也需要使用安培定理和法拉第电磁感应定理解决实际问题。

通过此次课程设计，我们可以加深对电磁场理论的理解，同时也能够加强自己的数学建模能力以及运用数学解决实际问题的能力。

二、课程设计内容1. 电场与磁场的数学描述电场和磁场是物理学中非常重要的概念，它们可以用数学方式进行描述。

在此设计中，我们需要深入研究一下与电场相关的电势、电荷密度以及电场强度，以及与磁场有关的磁场强度、磁通量密度和磁感应强度等。

2. 安培定理和法拉第电磁感应定理安培定理和法拉第电磁感应定理都是非常重要的定理，它们可以帮助我们解决一些实际问题，比如在电路中电流的测量以及电磁感应产生的电动势等等。

在课程设计中，我们将学习安培定理和法拉第电磁感应定理的原理，并通过实际计算来了解它们的具体应用。

3. 实践应用在学习了电场和磁场的数学模型以及安培定理和法拉第电磁感应定理的基础上，我们需要将其运用到实际问题中进行分析和解决。

比如，我们可以通过安培定理来计算电路中电流的大小和方向，或者通过法拉第电磁感应定理来计算产生的电动势大小。

三、课程设计流程1. 文献查阅和基础理论学习在开始课程设计前，我们需要对电磁场理论有一个基本的认识和了解。

因此，我们需要查阅相关的文献资料，学习基础理论知识。

2. 课程设计方案确定在学习基础理论知识后，我们需要确定课程设计的具体方案。

包括所选用的实际问题以及数据的收集和整理等。

3. 实验环境和数据收集在确定了课程设计方案后，我们需要准备好实验环境和必要的设备以及收集相关的数据。

4. 数据处理和分析在数据收集完成后，我们需要将收集的数据进行整理和处理，进而分析得出电场和磁场的数学模型，并利用安培定理和法拉第电磁感应定理解决实际问题。

5. 实验结论和总结最后，我们将得出具体的实验结论，进行总结，并给出改进的方案和未来的研究方向。